立即检测Windows上的堆损坏错误。怎么样？

2018-06-29 11:37:50

我无法入睡！ :)

我在Windows上有一个相当大的项目，并遇到一些堆腐败问题。我已经阅读了所有这些，包括这个不错的主题：如何调试堆损坏错误？，但没有什么适合帮助我开箱即用。 Debug CRT和BoundsChecker检测到堆损坏，但地址总是不同，并且检测点始终远离实际的内存覆盖。我一直睡到半夜才制作下面的黑客：

DWORD PageSize = 0;

inline void SetPageSize()
{
    if ( !PageSize )
    {
        SYSTEM_INFO sysInfo;
        GetSystemInfo(&sysInfo);
        PageSize = sysInfo.dwPageSize;
    }
}

void* operator new (size_t nSize)
{
    SetPageSize();
    size_t Extra = nSize % PageSize;
    nSize = nSize + ( PageSize - Extra );
    return Ptr = VirtualAlloc( 0, nSize, MEM_COMMIT, PAGE_READWRITE);
}

void operator delete (void* pPtr)
{
    MEMORY_BASIC_INFORMATION mbi;
    VirtualQuery(pPtr, &mbi, sizeof(mbi));
    // leave pages in reserved state, but free the physical memory
    VirtualFree(pPtr, 0, MEM_DECOMMIT);
    DWORD OldProtect;
    // protect the address space, so noone can access those pages
    VirtualProtect(pPtr, mbi.RegionSize, PAGE_NOACCESS, &OldProtect);
}

一些堆腐败错误变得明显，我能够解决它们。退出时没有更多Debug CRT警告。不过，我对这个黑客有一些疑问：

1.它能产生任何误报吗？

2.它能错过一些堆损坏吗？（即使我们替换malloc / realloc / free？）

3.无法使用OUT_OF_MEMORY在32位上OUT_OF_MEMORY ，仅在64位上运行。我是对的，我们只是用完了32位的虚拟地址空间？

它能产生任何误报吗？

所以，这只会捕获类“在free（）后使用”的错误。为此，我认为，这是相当不错的。

如果您尝试delete不是new的东西，那是一种不同类型的错误。在delete你应该首先检查内存是否确实分配。你不应该盲目地释放内存并将其标记为不可访问。我会尽量避免和报告（通过，说，做了调试中断）时，有一个尝试delete的东西，因为它是永远不应该被删除， new “版。

它可以错过一些堆腐败？（即使我们替换malloc / realloc / free？）

显然，这不会捕获new和相应的delete之间的堆数据的所有损坏。它只会捕获delete后尝试的那些。

例如：

myObj* = new MyObj(1,2,3);
// corruption of *myObj happens here and may go unnoticed
delete myObj;

无法在32位目标上运行OUT_OF_MEMORY错误，仅在64位上运行。我说对了，我们只是用完了32位的虚拟地址空间？

通常情况下，您在32位Windows上拥有约2GB的虚拟地址空间。这在所提供的代码中最多可以达到524288个new 。但对于大于4KB的对象，您将能够成功分配比此更少的实例。然后地址空间碎片会进一步减少这个数字。

如果在程序的生命周期中创建许多对象实例，那么这是一个完美的预期结果。

这不会赶上：

使用未初始化的内存（一旦你的指针被分配，你可以随意读取垃圾）

缓冲区溢出（除非您超出PageSize边界）

理想情况下，您应该在分配的块之前和之后编写一个众所周知的位模式，以便operator delete可以检查它们是否被覆盖（指定的缓冲区运行过度或运行不足）。

目前，这可以在你的方案中默默的允许，并且切换回malloc等可以让它默默地损坏堆，并在稍后显示为错误（例如，在溢出之后释放块）。

你不能抓住所有东西：例如注意，如果底层问题是（有效的）指针被垃圾覆盖，那么直到损坏的指针被取消引用后才能检测到它。

是的，你目前的答案可能会错过缓冲不足和超支堆损坏。
你的delete（）函数非常好！
我以类似的方式实现了一个new（）函数，它为under-和overruns增加了guard页面。
我从GFlags文件得出结论，它只保护超限。

需要注意的是，当简单地返回一个位于欠载防护页面旁边的指针时，超出的防护页面可能位于远离分配对象和紧邻区域的位置 ，在分配的对象未被保护之后 。
为了弥补这一点，需要返回一个指针，该对象位于超限防护页面之前（在这种情况下，再次出现欠载情况的可能性较小）。
下面的代码为new（）的每个调用交替地执行一个或另一个。或者可能需要修改它以使用线程安全随机生成器来防止对调用new（）的代码造成干扰。
考虑到这一点，应该意识到，通过下面的代码检测欠量和超量在一定程度上仍然是概率性的 - 这在一些对象在整个程序期间仅被分配一次的情况下尤其相关。

NB！ 因为new（）返回一个修改后的aadress，所以delete（）函数也需要稍微调整一下，所以它现在使用mbi.AllocationBase而不是ptr来表示VirtualFree（）和VirtualProtect（）。

PS。驱动程序验证者的特殊池使用类似的技巧。

volatile LONG priorityForUnderrun = rand(); //NB! init with rand so that the pattern is different across program runs and different checks are applied to global singleton objects

void ProtectMemRegion(void* region_ptr, size_t sizeWithGuardPages)
{
    size_t preRegionGuardPageAddress = (size_t)region_ptr;
    size_t postRegionGuardPageAddress = (size_t)(region_ptr) + sizeWithGuardPages - PageSize;   

    DWORD flOldProtect1;
    BOOL preRegionProtectSuccess = VirtualProtect(
        (void*)(preRegionGuardPageAddress),
        pageSize,
        PAGE_NOACCESS,
        &flOldProtect1  
    );

    DWORD flOldProtect2;
    BOOL postRegionProtectSuccess = VirtualProtect(
        (void*)(postRegionGuardPageAddress),
        PageSize,
        PAGE_NOACCESS,
        &flOldProtect2  
    );
}   

void* operator new (size_t size)
{
    size_t sizeWithGuardPages = (size + PageSize - 1) / PageSize * PageSize + 2 * PageSize;

    void* ptr = VirtualAlloc
    (
        NULL,
        sizeWithGuardPages,
        MEM_COMMIT | MEM_RESERVE,
        PAGE_READWRITE
    );

    if (ptr == NULL)    //NB! check for allocation failures
    {
        return NULL;
    }

    ProtectMemRegion(ptr, sizeWithGuardPages);

    void* result;
    if (InterlockedIncrement(&priorityForUnderrun) % 2)
        result = (void*)((size_t)(ptr) + pageSize);
    else 
        result = (void*)(((size_t)(ptr) + sizeWithGuardPages - pageSize - size) / sizeof(size_t) * sizeof(size_t)); 

    return result;
}   

void operator delete (void* ptr) 
{
    MEMORY_BASIC_INFORMATION mbi;
    DWORD OldProtect;

    VirtualQuery(ptr, &mbi, sizeof(mbi));
    // leave pages in reserved state, but free the physical memory
    VirtualFree(mbi.AllocationBase, 0, MEM_DECOMMIT);
    // protect the address space, so noone can access those pages
    VirtualProtect(mbi.AllocationBase, mbi.RegionSize, PAGE_NOACCESS, &OldProtect);
}

链接地址: http://www.djcxy.com/p/82303.html

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